多信使天文學

多信使天文學是基於針對各種不同的「信使」（messenger）信號的、相互協作的天文觀測和解釋的一種天文學。行星際探測器可以造訪太陽系內的天體，但是如果超出了這個範圍之外，那麼信息就只能依賴「系外信使」了。四種系外信使包括：電磁輻射、引力波、中微子，以及宇宙射線。它們是由不同的天體物理過程產生的，因此揭示了有關產生這些現象的源頭的不同的信息。

一般認為，太陽圈（日球層）以外的主要的多信使源主要包括緻密雙星（黑洞和中子星）、超新星、不規則中子星、伽馬射線暴、活動星系核、相對論性噴流^[1][2][3]。下表列出了幾種不同類型的事件，以及預期的信使。

如果發現了某種信使而沒有同時發現另一種，也會揭示一些信息^[4]。

事件類型	電磁輻射	宇宙射線	引力波	中微子	事件舉例
太陽耀斑	有	有	-	-	SOL1942-02-28[5]
超新星	有	-	預測[6]	有	SN1987A
中子星合併	有	-	有	預測[7]	GW170817
耀變體	有	-	-	有	TXS 0506+056 (IceCube)
活動星系核	有	可能的		有	M77[8][9] (IceCube)
潮汐瓦解事件	有	可能的	可能的	有	AT2019dsg[10] (IceCube) AT2019fdr[11] (IceCube)

觀測網絡

1999年在布魯克黑文國家實驗室建立的、並從2005年開始自動運行的「超新星早期預警系統」（SNEWS），結合了多重中微子探測器來產生超新星告警(參見微中子天文學)。

2013年建立的天體物理學多信使天文台網絡（AMON）^[12][13]，是一個更大並更具雄心的項目，目的是為早期觀測的數據分享提供便利，並鼓勵對「亞閾值」事件進行搜尋——這些事件對於任何單個設備來說都不易察覺。該網絡的總部位於賓夕法尼亞州立大學。

里程碑

• 20世紀40年代：一些宇宙射線被確定為是在太陽耀斑中形成的。^[5]
• 1987年：超新星SN1987A所發射中微子，被神岡NDE-Ⅱ、IMB、巴克桑中微子天文台一同探測到——比光學天文望遠鏡發現該超新星所發出的光要早了好幾個小時。
• 2017年8月： NGC 4993星系發生了一次中子星相撞事件，產生了引力波信號GW170817，這個信號被LIGO/Virgo協作行動觀測到。在1.7秒後，費米伽馬射線太空望遠鏡和國際伽瑪射線天體物理實驗室（INTEGRAL）發現了伽馬射線暴GRB 170817A。11小時後，智利的拉斯坎帕納斯天文台發現了光學信號SSS17a，隨後，哈勃太空望遠鏡和暗能量相機也發現了它。尼爾·格雷爾斯雨燕天文台發現了紫外線信號，而錢德拉X射線天文台則發現了X射線信號，卡爾·G甚大天線陣發現了射電信號，對此次觀測進行了補充。這是首次出現的、與相關電磁信號同時被發現的引力波事件，因此對於多信使天文學來說是一個重大突破。^[14]而未觀測到中微子的原因則被歸結為噴發方向極度離軸。^[15]在2017年12月9日，天文學家們報告了一個來自GW170817/GRB 170817A/SSS17a方向的亮度增加的X射線發射。^[16][17]
• 2017年9月 (2018年7月對外公布)：在9月22日，冰立方協作組織記錄了一起極高能量（約290太電子伏）中微子事件，命名為「冰立方-170922A」^{[18][19][20][21]}。該組織向合作機構發出預警，尋求可能的來源。費米大面積望遠鏡（LAT）協作組織發現了大約100兆電子伏的伽馬射線^[22]，而神奇伽馬射線望遠鏡（MAGIC）協作組織則發現了來自耀變體 TXS 0506+056的介於100~400吉電子伏之間的伽馬射線^[23]。兩起事件分別在9月28日和10月4日被上報，並且被認為與中微子信號的位置一致^[24]。這些信號可以被解釋為是超高能量的質子在耀變體噴流被加速，產生了中性介子（衰變為伽馬射線）和帶電介子（衰變為中微子）。^[25]這是中微子探測器首次被用於定位天體，並且識別出了一個宇宙射線的源。^{[24][26][27][28][29]}
• 2019年10月（2021年2月宣布）：10月1日，在IceCube上檢測到高能量中微子，並在可見光，紫外線，X射線和無線電波中發現了潮汐瓦解事件AT2019DSG的來源^[10]。
• 2019年11月（2022年6月宣布）：由IceCube檢測到的第二個高能量中微子與潮汐瓦解事件AT2019FDR相關^[30]。
• 2023年6月：天文學家使用新的級聯中微子技術^[31]首次檢測中微子從銀河系的銀河平面釋放，創建了第一個基於中微子的銀河系地圖^[32][33]。